CN1816894A - 高压放电灯、高压放电灯的亮灯方法及亮灯装置、高压放电灯装置及其灯单元、图像显示装置、前照灯装置 - Google Patents

Abstract

一种高压放电灯，具备在内部具有放电空间的发光部和与该发光部连接设置的一对密封部组成的电子管、设置在上述发光部的放电空间内的一对电极。近接导体的一部分从一个的密封部的发光管螺旋状地被缠绕在预定范围内，同时，近接导体剩余的部分跨过发光管的外部并与另一个的密封部一侧的电极电连接。在向这样结构的高压水银灯上施加频率为1kHz～1MHz的高频电压后开始放电，从而能够将该击穿电压抑制到8kV以下。

Description

高压放电灯、高压放电灯的亮灯方法 及亮灯装置、高压放电灯装置 及其灯单元、图像显示装置、前照灯装置

技术领域

本发明涉及高压放电灯、高压放电灯的亮灯方法及亮灯装置、高压放电灯装置及其灯单元、图像显示装置、前照灯装置。

背景技术

一般地，为使高压放电灯开始放电，必须在电极间施加20KV以上的高压脉冲。

其次，为产生这样的高压脉冲，必须在亮灯装置上使用大型变压器或高耐压的电子部件等，其结果有碍于亮灯装置小型化及低价格化。另外，上述高压脉冲产生时出现的噪声也成为引起亮灯装置或周围的电子电路误动或故障的原因。

以往，例如如日本专利申请公开特开2001-43831号公报提出的高压水银灯那样，在灯的电子管外周配置近接导体，从而降低灯的击穿电压，以及亮灯装置所产生的高压脉冲的峰值。

图10是表示该现有技术的高压水银灯500的结构图。

如图所示，现有的高压水银灯500具有：发光部501，内部隔开预定距离设置的一对电极504、505，并且形成放电空间512；电子管550，具有分别设置在该发光部501的两端部的密封部502、503；近接导体的绕线部521及引线部522。

电极504、505构成为下述结构：分别经由密封在密封部502、503内的钼箔506、507，与外部引线508、509电连接，通过这些钼箔506、507以及外部引线508、509接受来自外部的电功率。

此外，在发光部501内部按预定量密封了水银或惰性气体。

近接导体的绕线部521由布设地像似包围发光部501和密封部502的边界附近的1匝封闭圈组成。另外，近接导体的绕线部521经引线522与从另一方的密封部503的端部延伸出来的外部引线509电连接。

在这样的结构中，作为在放电开始前向电极504、505施加的电压，例如在施加了小于350V的直流电压或50Hz的交流电压后，再重叠施加比该放电开始前施加的电压高得多的高压脉冲，使放电开始。

现有技术中的高压水银灯，通过在电极504、电极505之间施加高压脉冲，相对于电极504，在电极505、近接导体的绕线部521以及引线部522之间产生电场，从而在电极504附近集中了很强的电场。通过该集中电场，就能以相对较低的高压脉冲开始放电。

但是，即使是上述专利文献1中记载的方法，高压脉冲的峰值最多能降低15kV～20kV左右，仍然需要某种程度大的变压器或高耐压的电子部件，并不能解决上述亮灯装置的小型化及低价格的要求。另外，在高压脉冲产生时出现的噪声还不能降低到所要求的程度。

发明内容

本发明是鉴于以上问题点而完成的，目的在于提供一种能够充分降低亮灯装置产生的高压脉冲的峰值、谋求亮灯装置的小型化、低价格化以及低噪声化的高压放电灯、高压放电灯的亮灯方法及亮灯装置、高压放电灯装置及其灯单元、图像显示装置、前照灯装置。

为到达上述目的，本发明提供一种高压放电灯，具有：

电子管，包括设置在内部的一对电极，且形成了放电空间的发光部，以及分别设置在该发光部的两端部的第1密封部及第2密封部，

近接导体，包括至少缠绕着包围上述发光部或第1密封部外周的绕线部，从该绕线部接近或接触上述发光部的外面过渡到上述发光部并延伸到第2密封部一侧的引线部，特征在于：

上述近接导体其引线部与上述第2密封部侧的上述电极电连接，

上述绕线部在以包含位于第1密封部侧的上述电极根部的上述放电空间的端部、且相对上述电子管的长轴方向垂直的平面为第1基准面，以沿第1密封部离开第1基准面5mm位置、与该第1基准面平行的平面为第2基准面，以与上述第1基准面平行、通过第2密封部一侧的电极前端部的平面为第3基准面时，在从上述第2基准面到上述第3基准面的范围内，上述近接导体的绕线部至少一部分螺旋状地缠绕了半匝以上、且在该范围内没有包含围成上述发光部及第1密封部的封闭圈。

此外，本发明提供的一种高压放电灯，具有：

电子管，包括设置在内部的一对电极且形成了放电空间的发光部，以及分别设置在该发光部的两端部的第1密封部及第2密封部，

近接导体，包括缠绕着包围上述发光部或第1密封部外周的绕线部，从该绕线部接近或接触上述发光部的外面通过上述发光部并延伸到第2密封部一侧的引线部，特征在于：

上述近接导体其引线部与上述第2密封部一侧的上述电极电连接，

上述绕线部没有包含包围围成上述发光部及上述第1密封部的封闭圈，以包含位于第1密封部一侧的上述电极根部的上述放电空间的端部、且相对上述电子管的长轴方向垂直的平面为第1基准面，以沿第1密封部离开第1基准面20mm位置、与该第1基准面平行的平面为第2基准面，以与上述第1基准面平行、通过第2密封部一侧的电极前端部的平面为第3基准面时，在从上述第2基准面到上述第3基准面的范围内，上述近接导体的绕线部至少一部分螺旋状地缠绕了半匝以上。

根据该结构的高压放电灯，能够将该高压脉冲抑制到更低。其结果，搭载在亮灯装置上的变压器能够减小，并且其他电子部件等的耐压降低，从而使小型化、轻量化以及低成本化成为可能。另外，现有的高压脉冲产生时出现的噪声也降低，由于该噪声的影响使得周围电子电路的误动也逐渐减少。

本发明所说的“位于电极根部的放电空间的端部”是指该电极根部的发光部内面的曲率最大的部分。

此外，本发明所说的“高频电压”是不仅指交流电压的基波为高频的情况，也指该基波没有达到预定的频率，但其高频成分是预定频率以上的高频的电压。

此处，在上述第1基准面与、以包含位于第2密封部一侧的上述电极根部的上述放电空间的端部、且与该第1基准面平行的平面为第4基准面所夹持的范围内，上述近接导体的引线部与上述发光部内面的最小距离优选为在10mm以下。

另外，在上述第2基准面与第3基准面所夹持的范围内，上述近接导体的绕线部上的螺旋状缠绕着的部分的螺距优选为在1.5mm以上。

该螺距是指从近接导体的任意位置开始移动一周(360度)的位置(1匝位置)之间的距离。

另外，本发明提供一种高压放电灯的亮灯方法，其特征在于向上述一对电极施加了高频电压后，上述高压放电灯开始放电。

由此能够在上述结构的高压放电等的放电空间内产生高频电场，使得放电空间内的初始电子增加，从而能够以相当低的高压脉冲有效地点灯。

在此，上述高频的频率优选为在1KHz～1MHz之间。

另外，上述高频的振幅优选为在400V以上。

另外，本发明提供一种使上述高压放电灯亮灯的亮灯装置，其特征在于具备向上述一对电极施加高频电压的电压施加单元。

由此能够提供一种实现上述高压放电灯有效的亮灯方法。

在此，上述高频波的频率数优选为在1kHz~1MKz之间。

另外，上述高频波的振幅优选为在400V以上。

另外，涉及本发明的高压放电灯装置，其特征在于具有上述高压放电灯和用于点亮该高压放电灯的亮灯装置。

另外，进而涉及本发明的灯单元，其特征在于在凹面状的反射镜内安装了上述高压放电灯。

另外，涉及本发明的图像显示装置，其特征在于使用了上述高压放电灯装置。

进而，涉及本发明的前照灯装置，其特征在于使用了上述高压放电灯装置。

附图说明

图1是表示涉及本发明的实施方式的高压水银灯的结构图。

图2是表示在上述高压水银灯开始工作时对电极施加的高频电压及高压脉冲的波形图。

图3是表示高频电压频率与击穿电压关系的表。

图4是表示根据本发明在施加高频电压时高压水银灯的放电空间内的初始电子数增加的情形的示意图。

图5是表示高频电压的振幅和击穿电压关系的表。

图6是表示涉及亮灯装置的结构的框图。

图7是表示由上述亮灯装置中的控制电路实施的亮灯控制内容的流程图。

图8是表示涉及本发明的灯单元的结构的部分剖视图。

图9是表示使用了涉及本发明的高压放电灯装置的液晶投影仪的结构图。

图10是表示现有的高压水银灯的结构图。

具体实施方式

下面以高压水银灯为例，说明涉及本发明的实施方式的高压放电灯以及亮灯装置。

(1)高压水银灯100的结构

图1是涉及本发明的实施方式的高压水银灯的结构图。如图所示，高压水银灯100具备：在内部形成了放电空间12的近似球形或近似旋转椭圆形的发光部1，包含分别设置在该发光部1的两端部的第1密封部2及第2密封部3的石英制的电子管14，分别依次连接电极4、5、钼箔6、7以及外部引线8、9而成的电极结构体10、11，缠绕在第1密封部2的外圆上、且与发光部1的外面邻接或接触似的伸过发光部1向第2密封部3一侧延伸、同时一端与外部引线9也即是电极5电连接的近接导体110。

电极4、5是钨制，在电极轴41、51的前端部分别固定着电极线圈42、52。另外，电极4、5在发光部1内相互大致对置配置。

外部引线8、9是钼制，从各密封部2、3的端面引出到外部。

发光部1内分别密封了作为发光物质的水银13、启动辅助用的氩、氪、氙等惰性气体以及碘、溴等卤素物质。

该卤素物质通过所谓的卤素循环作用，使从电极4、5蒸发的钨不是附着在发光部1的内侧面，而是返回到原来的电极4、5，这是为了抑止发光部1的内侧面黑化而封入的。

另外，水银13的封入量设定在发光部1的容积平均为150mg/cm³～350mg/cm³，例如设定在200mg/cm³，另外，惰性气体灯冷却时的封入压力在100mb～400mb的范围内。

此外，本发明中数值范围规定为[a～b]时，表示了也包含下限a及上限b的值的范围。

近接导体110是由铁铬合金组成的导线，由线圈状地缠绕第1密封部2的线圈形状部(线圈部)101，从该线圈形状部101的发光部一侧与发光部1接近或接触的方式通过发发光部1，向第2密封部3一侧延伸、与外部引线9电连接的引线部102组成。

如图1所示，在以包含位于第1密封部2一侧的电极4的根部的放电空间12的端部、且相对电子管14的长轴方向(管轴方向)垂直的平面为基准面X₁(第1基准面)，以与该基准面X₁平行、沿第1密封部2离开5mm位置上的平面为基准面Y(第2基准面)，以与基准面X₁平行、通过第2密封部3一侧的电极5的前端部(本实施方式中，距离基准面X₁5mm)的平面为基准面Z(第3基准面)时，该基准面Y和Z夹持的范围内，近接导体110的线圈形状部101的至少一部分螺旋状地向发光部1及第1密封部2的外周缠绕半匝以上，并且不形成包围发光部1及第1密封部2的封闭圈，详细情况以下再作说明。

本实施方式中，作为具体例，近接导体110的线圈形状部101只螺旋状地向第1密封部2的发光部1一侧的端部外周缠绕了4匝，其中在基准面Y和基准面X₁之间包含了约2匝。

另外，用于该近接导体110的导线的直径优选在0.1mm～1.0mm的范围内。直径比0.1mm细时，亮灯时发光部1产生的热量有可能烧断导线，另一方面，直径超过1mm时，难以加工并且横穿过发光部1的部分光束较少且被遮住，从而降低了发光效率。

进而，该近接导体110的螺距优选为1.5mm以上。螺距小于1.5mm时，由于发热随时间变化，在使用期限内有可能形成封闭线圈。此处，螺距是指近接导体从任意位置开始到移动一周(360度)的位置之间的电子管长轴方向上的距离。

此外，近接导体110的匝数如图4所示，不限于4匝，只要是半匝以上，多少匝都可以。但希望相邻的两匝之间不接触，其缠绕的位置也希望在第1密封部2之中、靠近发光部1的位置。

另外，从激活后述放电空间12内的初始电子的观点来说，引线部102优选尽可能接触发光部1的外表的方式配置，但是，高压水银灯100在几乎水平的状态下(电子管14的长轴方向几乎水平的状态)亮灯时，发光部1的一对电极4、5产生电弧的部分的正上方温度变得最高，引线部102与该部分的外表接触后，该引线部102接触的地方有可能熔化或者变质，因此为了不变成这种情况，至少该部分(发光部1的管轴方向的中央部分)尽量不与发光部1的外表接触为好。

(2)高压水银灯100的亮灯方法

按所述那样构成高压水银灯100，并且在电极4、5之间施加了预定高频电压后再施加高压脉冲后，就能以相当低的高压脉冲开始放电。

图2是表示上述高频电压及高压脉冲的施加状态的波形的概略图。上述高频电压的振幅为Va、在电极4、5之间施加约为30ms后，再施加振幅Vb的高压脉冲。

此处，该高频的频率优选为在1kHz～1MHz之间，另外，振幅优选为400V以上。

像这样施加了预定时间的高频电压后(本例中约为30ms，但不限于此)，从第1次开始重复数次施加高压脉冲的处理后，在电极4、5之间开始放电，但是这时的击穿电压的值与上述专利文献1中提出的相比，可以抑止到非常低。

以下通过试验表示高频电压的频率及其振幅和击穿电压的降低的关系。

(试验1)

首先，为了有效地降低击穿电压，对最佳高频电压的频率的范围进行了试验。以下的图3是表示该试验结果的表。

本试验进行了如下内容：对于具有图1结构的150W型的高压水银灯100，使用了惰性气体氩，制作了各50根密封气压为100mb，200mb，300mb，400mb的4种试验灯，改变向这些试验灯施加的高频电压的频率，测量开始放电时的击穿电压。作为150W型的高压水银灯100，形成放电空间12的发光部1的玻璃使用了外径10mm，平均厚度为2mm的玻璃。另外近接导体110的线圈形状部101的内径(以下称为线圈内径)为6mm。并且，图3中的各击穿电压的值记载了各种条件下的多个试验灯的击穿电压中的最大值。

近接导体110的第1密封部2的缠绕数也与图1所示的相同，为4匝。

此处，高频电压的振幅设定为1kV。

此外，本试验中密封气压设定为从100mb到400mb，这是由于从先前的试验中得知密封气压比100mb低时，灯的寿命特性显著变坏，比400mb高时，向发光管内密封气体在制造上较为困难。

在上述条件下进行上述试验验证了如下结果：如图3所示，作为放电开始前施加电压，施加至少0.5kHz以上的高频电压，由此，即使是密封气压为最高的400mb，也能够使击穿电压抑制到比现有的15kV～20kV低的13.0kV以下，特别是在频率为1kHz～1MHz的范围内，能够使击穿电压抑制在8.0kV以下。

像这样，通过将高频电压的频率固定在预定范围内，可以将击穿电压抑制到更低的原因可以考虑为根据如下原理得到的。

图4是用于说明该原理的示意图，为说明方便，近接导体110的线圈形状部101只表示了其剖面。

在该图中，

1)电极轴41及钼箔6与近接导体110之间存在浮置电容C，通过在近接导体110与电极轴41及钼箔6之间施加高频电压，线圈状的近接导体110上流过高频电流。

2)根据该高频电流，相对于电极轴41的长轴方向产生了反转的高频磁场。

3)通过该高频磁场A产生的电磁感应而产生了高频电场，该电场作用于放电空间12内的初始电子使其剧烈振动。

当然，通过在电极4、5之间施加高频电压，在电极轴方向也产生高频电场，但是加上了通过在近接导体的引线部102上流过高频电流而产生的高频磁场B产生的高频电场的效果，放电空间12内的电子活动更加活跃。

4)活跃的电子与惰性气体(本例中为氩)的粒子发生撞击，氩进而与蒸汽化的水银粒子发生撞击，从水银中释放出电子使得放电空间12内的初始电子数量增加。

由此，为飞跃地增加放电空间12内的初始电子，也可以认为能以更低的电压开始放电。

但是当高频电压的频率低于一定限度时，不能充分产生高频磁场，相反，当频率太高时，电子振动的周期太快而不能得到充分的移动距离，其运动受到约束，与其他物质发生撞击的概率降低，因此对初始电子的增加几乎没有贡献。

如上所述，为降低击穿电压，通过将高频电压的频率定在0.5KHz以上，就能得到一定的效果，进而当该频率定在1KHz～1MHz的范围时，能取得更好的效果。

此外，即使将近接导体110的缠绕数从半匝改变到10匝，该频率范围也几乎相同。

根据图4所述的本发明的原理，考虑不到当缠绕数在11匝以上时，击穿电压降低的效果会降低，因此近接导体110的缠绕数只要在半匝以上就可以。

(试验2)

如上所述，通过产生一定强度以上的高频磁场，只要能使放电空间12内的电子运动增强、击穿电压降低，则能够得知依靠于该高频磁场的大小的高频电压的大小也存在优选范围。

因此，其次进行了调查该高频电压的大小(振幅)于击穿电压的关系的试验。

图5是表示表示其试验结果的表。图中各击穿电压的值表示了在各种条件下的多个试验灯的击穿电压中的最大值。

此外，本试验中，与图3的试验情况相同地使用了150W型的高压水银灯，密封气压设定为400mb。

另外，高频电压的频率设定为100kHz。

从图5的结果得知，只要高频电压的振幅在400kV以上，就能将击穿电压控制在8.0kV以下。

因此，高频电压的振幅优选为400V以上。该试验结果在将近接导体110的缠绕数从半匝改变到10匝时也几乎相同，因此与上述同样的理由可以说近接导体110的缠绕数只要在半匝以上就可以。

从图5的试验结果所示的高频电压的振幅与击穿电压的关系得出：振幅增加时击穿电压降低。高频电压的振幅为5kV时，击穿电压为5kV以下，高频电压的振幅为8kV时，可以推定出击穿电压在4kV以下。从高频电压的振幅由峰值～峰值表示得出，此时端子间电压为8kV的一半即4kV。

也即是高频电压的振幅在8kV时，即使没有使用特别的高压启动电路，高频电压的振幅也能造成击穿。这是在本发明中的作为目标的高频电压的振幅上限值。也即是说高频电压的振幅在8kV以下就足够了。

用130W、200W、270W型的高压水银灯进行了与上述试验相同1、2相同的试验，也得到了相同的试验结果。

并且，根据本发明，近接导体110的螺旋状地缠绕的线圈形状部101的内径(直径)与引线部102的发光部1的距离在后述的预定范围内可以任意设定。由此，即使是大小、形状不同的灯，只要是其基本结构相同，就能依照上述的原理完成相同的作用。

因此，高频电压的频率为1kHz～1MHz，只要是其振幅在400V以上，无论高压水银灯的大小，都能充分降低击穿电压。

此外，如上所述，由通过高频磁场产生高频电场的本发明的原理来说，即使高频电压的基波自身没有满足上述条件(频率：1kHz～1MHz，振幅：400V以上)时，只要包含在该基波中的高频成分满足上述条件，也能得到同样的效果。

(3)近接导体的线圈形状部的安装位置以及线圈内径等

(3-1)近接导体的线圈形状部的安装位置与封闭线圈的有无

如上所述，根据本发明的结构，能大幅降低击穿电压的原因在于：将位于近接导体110的密封部的部分缠绕成线圈状并包裹着密封部，通过向一对电极施加高频电压，通过电极41及钼箔6与近接导体110之间存在浮置电容C，线圈状的近接导体110上流过高频电流，由此产生高频磁场A(参照图4)，根据电磁感应该高频磁场产生了高频电场，该电场作用于放电空间12内的初始电子并使其剧烈振动，从而增加了初始电子的数量。

由此，近接导体的线圈状部分优选为尽量靠近基准面X₁的位置。

为此，进行即使从基准面X₁离开多大距离是否都能得到击穿电压降低的效果的试验。这时的试验灯是与试验1完全相同的结构、密封气体压力为400mb的条件下，仅仅改变近接导体的线圈形状部101的位置，测定了击穿电压。另外，此时的高频电压的频率为100kHz、振幅为1kV，线圈形状部螺旋状地缠绕了4匝。

作为在线圈形状部不存在包围密封部的密封圈时的例，在从基准面X₁离开18mm的位置为起点、终点为从基准面X₁离开20mm，存在半匝线圈形状部101的条件下的试验中，击穿电压也为8.0kV。这样，与图10所示的现有情况相比，得到了满意的结果。并且当距变窄，相邻两匝之间发生接触，从而在线圈形状部101形成了如同1个的封闭圈时，期待的击穿电压也没有降低。实际上，在与基准面X₁距离15mm的位置为起点，缠绕了4匝的线圈形状部、与基准面X₁距离21mm的相邻匝接触的试验中，击穿电压为12.0kV。

这被认为在高频磁场产生的场内存在导体的封闭圈时，在该导体上产生了抵消上述高频磁场的磁场。因此，在线圈形状部101上不存在封闭圈时，在从基准面X₁到沿管轴20mm的位置上，只要近接导体的线圈形状部至少存在半匝，就能得到好的击穿电压降低的效果。

另外，近接导体110的线圈形状部101位于最远离基准面X₁的位置(20mm)，线圈形状部101的缠绕数越多，该线圈形状部101的端部、与从灯的密封部2导出的外部引线8或者与外部引线8连接的导体的距离减小，但是该距离太小后，高压脉冲施加时在两者之间产生放电从而引起亮灯不良，因此两者之间的距离最低必须为5mm，进而优选为存在10mm以上的距离。

当将线圈形状部101设置在密封部2的位置离上述基准面X₁越近时，由于高频电压的施加而在线圈形状部101产生的高频磁场的对放电空间的影响力逐渐增强，基准面X₁与距离该基准面X₁5mm的基准面Y(图1参照)之间包含了半匝时，击穿电压成为6.0kV。

设置线圈形状部101的位置，离第2密封部3最近的位置是到通过电极5的前端的基准面Z为止。除此即使设置在第2密封部3一侧设置线圈形状部，也与对应的电极5及钼箔7的电位相同，因此在该部分不产生高频磁场，没有意义。实际上，从基准面X₁在第2密封部3的方向大致5mm的位置设为基准面Z，到该位置为止即使设置了半匝的线圈形状部101，在效果上也毫无问题。这是因为位于该位置上与电极4之间能得到高频磁场的缘故。

此时实验性地使线圈形状部相邻的1组匝接触从而形成了封闭圈，当在距离基准面X₁5mm以外的位置(较基准面Y的外侧)形成封闭圈时，虽然不存在那样程度地损坏击穿电压降低的效果，但是当封闭圈位于基准面Y到基准面Z之间时，得不到可以接受的击穿电压(11.5kV)的降低。

也即是如上所述，优选为在有效地形成高频磁场的基础上，不会在线圈形状部101形成封闭圈，线圈形状部101的位置离放电空间12越近，该线圈形状部形成的高频磁场的影响力增大，即使存在1个左右的封闭圈，也足够能得到击穿电压降低的效果。但是，可以考虑当在2个基准面Y、Z夹持的范围内，在线圈形状部101的一部分上形成封闭圈后，抵消由该封闭圈产生的上述高频磁场的方向的磁场的影响直接阻碍放电空间以及击穿电压的降低效果的发生。其临界点是距离上述基准面X₁5mm的基准面Y。

相反地，在上述基准面Y和上述基准面Z夹持的范围内，只要存在半匝以上的螺旋状的线圈形状部101，则足够的高频磁场能波及放电空间12，例如在该范围外形成了封闭圈，也能得到所希望的击穿电压降低的效果。

总而言之，(a)在线圈形状部101没有形成封闭圈时，从基准面X1到第1密封部2的方向上离开20mm的位置为止，只要形成了半匝的螺旋部，或者，(b)例如，即使是在线圈形成部101的一部分形成了封闭圈，只要基准面Y和Z之间不包含该封闭圈且只要存在半匝以上的螺旋部，则能得到优良的击穿电压降低的效果。

此处讨论的“封闭圈”是产生抑制由线圈形状部引起的高频磁场的发生的电流的封闭圈，因此是包围发光部1和第1密封部2的封闭圈。关于不包含发光部1、第1密封部2的封闭圈，无论形成在什么部分，对本发明的效果也没有影响。

(3-2)线圈形状部的直径范围

近接导体110的线圈形状部101最小的内径是由于高压水银灯100的结构的限制而到密封部2、3的外径为止。

因此，其次对线圈形状部101所容许的最大内径进行了试验。

试验内容如下：在上述图1所示的高压放电灯100内，在与上述基准面X₁距离20mm的位置上靠近发光部1一侧上，将半匝线圈形状部101以与灯的管轴为同心圆的方式配置，并逐渐增大线圈内径，测定击穿电压。在此，气体的密封气压为400mb，高频电压的振幅固定为1kV，将频率改变成1kHz～1.0kHz内的适当值并重复进行试验。

结果，即使将线圈内径增到大15mm，也能将击穿电压抑制在8kV左右。

一般地，对于匝数较少的线圈，其中心附近产生的磁场的强度与线圈的半径成反比，但是，本发明的原理在于：如上述那样，在电极轴41及钼箔6之间存在浮置电容C(参照图4)，该电容C与线圈形状部101的阻抗之间，形成了共振电路并在放电空间内生成了很强的高频电场，从而得到击穿电压降低的效果，但是该共振电路为多个，且相互复杂地影响。

并且，随着线圈内径的增大，浮置电容C的大小也发生变化、谐振点也发生变化，当存在适当范围的频率下的共振时，可产生高频电场、对击穿电压的降低也有效果。但是当线圈内径大过一定值后，作用于放电空间12的初始电子的磁场强度减小，随着线圈内径的增大线圈形状部101、钼箔6及电极41间的电容减小，线圈形状部101内很难流过电流，这些因素综合作用使得得不到击穿电压的降低的效果。

并且，在试验中，线圈内径的最大值在上述的15mm时得到了预期效果，但是由于启动动作存在一些不稳定的因素，因此实际上为得到稳定效果，线圈形状部101的最大内径优选为在10mm以下。

由线圈形状部101产生的高频磁场作用于发光部内的放电空间是非常重要的，因此即使线圈形状部101的直径取得非常大，最大到发光部的最大外径(本实施方式中为10mm)也足够了，不必再超过该尺寸。

(3-3)引线部和发光部的距离

另外也如图4所示，由于是磁场A与磁场B相互作用而产生了本发明的效果，因此，近接导体的引线部102接近或接触发光部1的外面，尽量靠近放电空间12。在上述基准面X₁与包含位于第2密封部3一侧的电极5的根部的放电空间12的端头、且相对于14的长轴方向垂直的另外的基准面X₂(第4基准面)夹持的区域，近接导体的引线部102与发光部1内面的最小距离在10mm以下时，通过试验确认能够得到十分优异的效果。

(4)亮灯装置

图6是表示用于点亮上述高压水银灯100的亮灯装置的结构的框图。

如图所示，本亮灯装置由DC电源电路250和电子稳定器300构成，电子稳定器300由DC/DC转换器301、DC/AC逆变器302、高频脉冲发生电路303、控制电路304、管电流检测电路305以及管电压检测电路306组成。

DC电源电路250由家庭用的100V产生直流电压并供给电子稳定器300。电子稳定器300的DC/DC转换器301将DC电源电路250提供的直流电压变换成预定大小的直流电压，并提供给DC/AC逆变器302。

DC/AC逆变器302生成预定频率的交流矩形电流并施加给高压水银灯100。使高压水银灯100开始放电所需的高压脉冲发生电路303例如包含变压器，通过将在此产生的高压脉冲施加给高压水银灯100，使其开始放电。

另一方面，管电流检测电路305、管电压检测电路306分别与DC/AC逆变器302输入一侧连接，间接地分别检测高压水银灯100的灯电流、灯电压，并将该检测信号送到控制电路304。

控制电路304基于这些检测信号和保存在内部存储器上的程序，控制DC/DC转换器301及DC/AC逆变器302，由上述的亮灯方法点亮高压水银灯100。

图7是表示由上述控制电路实施的150W型高压水银灯100的亮灯控制内容的流程图。

接通(步骤S1：YES)亮灯开关(未图示)后，控制DC/DC转换器301及DC/AC逆变器302，产生满足上述条件的预定高频电压，并施加给高压水银灯100(步骤S2)，施加时间为30ms时，由高压脉冲发生电路303产生例如8kV的高压脉冲，并施加给高压水银灯100(步骤S3：YES，步骤S4)。

其次，判断高压水银灯100是否击穿(步骤S5)。高压水银灯100击穿后开始放电，由于灯电压比预定值低，控制电路304监视来自管电压检测电路306的检测信号，能判断是否击穿。

如果高压水银灯100没有击穿(步骤S5：No)，转移到步骤S9，判断亮灯控制开始后是否经过了2秒，如果没有经过则再次返回到S2重复进行其后的步骤，再次转移到步骤S5后，当判断出高压水银灯100击穿时，转移到步骤S6，判断灯电压是否在50V以下。

灯电压在50V以下时(步骤S6：Yes)，转移到步骤S7的常电流控制。该常电流控制基于管电流检测电流305的检测信号，控制DC/DC转换器301，将灯电流控制在固定的电流值3A。

灯电压超过50V时(步骤S6：No)，转移到步骤S8的常功率控制。该常功率控制基于管电流检测电流305、管电压检测电路306的检测信号，由控制电路304监视灯电流和灯电压，实施控制使其乘积的灯功率始终为150W，例如通过反馈控制控制DC/DC转换器301输出的电流值。另外，上述步骤S6～S8在亮灯中(步骤S11：No)经常反复进行，亮灯开关断开时(步骤S11：Yes)结束处理。此外，常电流控制及常电压控制时施加到高压水银灯100上的电压是约为170Hz的交流电压。

另一方面，在步骤S9中，当判断出亮灯控制开始已经过2秒的情况下，判断高压水银灯100出现哪些异常，转移到步骤S10停止对高压水银灯100的输出后，结束亮灯控制。

(5)高压水银灯100的利用领域

1)灯单元及液晶投影仪

高压水银灯100体积小且高亮度，因此作为液晶投影仪等的光源被广泛利用，这种情况下，通常与反射镜组合成灯单元出厂。

图8是表示安装了上述高压水银灯100的灯单元200的结构的部分剖视图。如图所示，灯单元200在密封部3的端部安装了灯头20，经垫圈21用粘结剂等固定到内面为凹面镜的反射镜22上。此时为提高反射镜22的聚光效率，将电极4、5间的放电电弧的位置调整到与反射镜22的光轴几乎一致的状态来进行安装。经通过穿过反射镜22的贯通孔25引出到外侧的引线24及端子25分别向高压水银灯100的外部引线8及9(参照图1)提供电功率。

近接导体110缠绕在与固定灯头20的第2密封部3相反的第1密封部2上。

图9是表示使用了上述灯单元200和图6所示的亮灯装置的液晶投影仪400的结构的示意图。

如该图所示，该液晶投影仪400由内部包含上述电子稳定器300的电源单元401、控制单元402、聚光透镜403、透过型的彩色液晶显示板404、内置有驱动电机的透镜单元405以及冷却用风扇406装置组成。

电源单元401将家庭用AC100V的电源变换成预定的直流电压，提供给上述电子稳定器300及控制单元402等。控制单元402基于外部输入的图像信号，驱动彩色液晶显示板404显示彩色图像。另外，控制透镜单元405内的驱动电机执行聚焦动作或调焦动作。

从灯单元200射出的光线在聚光透镜403上聚光，并透过配置在光路途中的彩色液晶显示板404，最后经透镜单元405将在液晶显示板404上形成的图像投影到图外的屏幕上。

该液晶投影仪最近在家庭的普及引人注目，在以更加小型化、轻量化及低价格为技术目标时，通过涉及本发明的高压水银灯和亮灯装置组成的光源装置(以下称为“高压放电灯装置”)，能充分达到上述技术目标。

另外，通过降低亮灯装置产生的高压脉冲，在该时刻产生的电子噪声也减小，还能取得减小对控制电路402的电子电路等造成的不良影响的效果。由此液晶投影仪内部的部件配置的灵活度增加，进一步小型化成为可能。

另外，涉及本发明的高压放电灯装置，也能适用于液晶投影仪以外的投射型图像显示装置上。

2)前照灯装置

涉及本发明的高压放电灯装置也能用于汽车灯前照灯装置上。前照灯自身的结构为周知技术，不作特别图示，只要使用了高压水银灯100作为其光源，具备电子稳定器300作为其亮灯装置，就能够减少必需的收存空间，还能减小电池消耗。

特别是伴随着最近的高技术化、多功能化，汽车上装载了很多的电子电路，另一方面，为了尽量扩展车内空间，发动机及电子部件的收存空间变小，在期望各部件小型化的今天，通过将采用本发明这样的小型且低噪声的高压放电灯装置用于前照灯装置上能够取得非常大的效果。

(变形例)

并且，本发明的内容当然并不限于上述实施方式，也适用于以下的变形例。

(1)关于近接导体110的缠绕形状

近接导体110只要是螺旋状即可，从电子管的长轴方向看到的近接导体110的缠绕方向并不一定是沿第1密封部2的圆形，也可以是三角形或四角形。

(2)关于近接导体110的材质

上述实施方式中，作为近接导体110的材质使用了铁铬的合金。该合金具有耐热性、且在高温下不容易氧化、价格也相对便宜。只要是不容易氧化的导体，其他材质例如铂金或碳也可以使用。

(3)关于高压脉冲的施加

上述实施方式中，通过施加高压脉冲开始放电。但是在只用高频电压使灯开始放电时，没必要施加高压脉冲。这种情况下，亮灯电路的结构更加简单，制造成本更加降低。

(4)关于对其他灯的应用

上述实施方式中，对高压水银灯进行了说明，即使其他的氙灯等高压放电灯，只要亮灯原理相同，也能适用于本发明。另外，在使用石英制的电子管，在金属箔(钼箔)部分密封的不是所谓的箔密封材料结构，在作为放电容器使用了透光性的陶瓷管的金属卤化物灯或高压钠蒸汽灯中，只要是在上述范围内形成半匝以上的近接导体，施加的高频电压的频率为1kHz～1MHz，且其振幅在400V以上，就可能得到同样的击穿电压降低的效果。

生产上的利用可能性

涉及本发明的高压放电灯由于能够将击穿电压抑制到低值，因此在该亮灯装置的小型化、轻量化以及低价格化上有效果。

Claims (14)

1.一种高压放电灯，其特征在于，

具有：

电子管，包括设置在内部的一对电极且形成了放电空间的发光部，以及分别设置在该发光部的两端部的第1密封部及第2密封部；

近接导体，包括至少缠绕着包围上述发光部或第1密封部外周的绕线部，从该绕线部接近或接触上述发光部的外面通过上述发光部并延伸到第2密封部一侧的引线部。

上述近接导体其引线部与上述第2密封部一侧的上述电极电连接；

上述绕线部，在以包含位于第1密封部一侧的上述电极根部的上述放电空间的端部、且相对上述电子管的长轴方向垂直的平面为第1基准面，以沿第1密封部离开第1基准面5mm位置、与该第1基准面平行的平面为第2基准面，以与上述第1基准面平行、通过第2密封部一侧的电极前端部的平面为第3基准面时，在从上述第2基准面到上述第3基准面的范围内，上述近接导体的绕线部至少一部分螺旋状地缠绕半匝以上、且在该范围内没有包含包围上述发光部及第1密封部的封闭圈。

2.一种高压放电灯，其特征在于，

具有：

电子管，包括设置在内部的一对电极且形成了放电空间的发光部，以及分别设置在该发光部的两端部的第1密封部及第2密封部；

近接导体，包括至少缠绕着包围上述发光部或第1密封部外周的绕线部，从该绕线部接近或接触上述发光部的外面通过上述发光部并延伸到第2密封部一侧的引线部。

上述近接导体其引线部与上述第2密封部一侧的上述电极电连接；

上述绕线部不包含包围上述发光部及上述第1密封部的封闭圈，在以包含位于第1密封部一侧的上述电极根部的上述放电空间的端部、且相对上述电子管的长轴方向垂直的平面为第1基准面，以沿第1密封部离开第1基准面20mm位置、与该第1基准面平行的平面为第2基准面，以与上述第1基准面平行、通过第2密封部一侧的电极前端部的平面为第3基准面时，在从上述第2基准面到上述第3基准面的范围内，上述近接导体的绕线部至少一部分螺旋状地缠绕半匝以上。

3.如权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于：

在上述第1基准面与、以包含位于第2密封部一侧的上述电极根部的上述放电空间的端部、且与该第1基准面平行的平面为第4基准面所夹持的范围内，上述近接导体的引线部与上述发光部内面的最小距离在10mm以下。

4.如权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于：

在上述第2基准面与第3基准面所夹持的范围内，上述近接导体的绕线部上的螺旋状缠绕着的部分的螺距在1.5mm以上。

5.一种高压放电灯的亮灯方法，其特征在于：

该亮灯方法是权利要求1所述的高压放电灯的亮灯方法，

对上述一对电极施加高频电压后，开始上述高压放电灯的放电。

6.如权利要求5所述的高压放电灯的亮灯方法，其特征在于：

上述高频的频率在1kHz～1MHz之间。

7.如权利要求5所述的高压放电灯的亮灯方法，其特征在于：

上述高频的振幅在400V以上。

8.一种高压放电灯的亮灯装置，其特征在于：

该亮灯装置是使权利要求1所述的高压放电灯亮灯的亮灯装置，

具备对上述一对电极施加高频电压的电压施加单元。

9.如权利要求8所述的高压放电灯的亮灯装置，其特征在于：

上述高频的频率在1kHz～1MHz之间。

10.如权利要求8所述的高压放电灯的亮灯装置，其特征在于：

上述高频的振幅在400V以上。

11.一种高压放电灯装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的高压放电灯、

使该高压放电灯亮灯的权利要求8所述的亮灯装置。

12.一种灯单元，其特征在于：

在凹面状的反射镜内安装权利要求1所述的高压放电灯。

13.一种图像显示装置，其特征在于：

使用权利要求11所述的高压放电灯装置。

14.一种前照灯装置，其特征在于：

使用权利要求11所述的高压放电灯装置。

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